3.3 CREAZIONE DELLA RESPONSIVE WAVE
superfici e per ricoprire interamente di pannelli la schermatura curva ne vengono impiegati il 30% in meno rispetto alla versione precedente.
La nuova “pelle” progettata, oltre a schermare la radiazione solare, protegge l’edificio dagli agenti atmosferici e ne rinnova l’immagine esteriore, pur preservando l’aspetto originario della facciata principale lungo Corso Galileo Ferraris.
La forma dei pannelli è stata scelta in funzione di alcune precise regole geometriche e del loro posizionamento sulla “pelle” responsiva. In un primo momento si è optato per un pattern triangolare, così che ogni sagoma potesse essere “planarizzata” (tutti i punti giacciono su un unico piano) con facilità, avendo il triangolo tutti e tre i punti sullo stesso piano.
Successivamente, al fine di ottenere un meccanismo più semplice e con un minor numero di pannelli, si è optato per una forma romboidale ottenuta dall’unione di due triangoli. Dopo aver scelto la fisionomia e la posizione della superficie responsiva è stato applicato parametricamente, attraverso il software Grasshopper, il pattern geometrico che la caratterizza. Con questa operazione di “panelizzazione” è possibile ricoprire la “pelle” con un motivo geometrico definito e la modifica di quest’ultimo porterà automaticamente alla variazione dell’intero sistema, consentendo al progettista di operare direttamente su ogni elemento.
L’utilizzo di Grasshopper, oltre a far interagire la forma generata con i parametri ambientali, la rende adattiva a qualsiasi configurazione: se viene modificata la fisionomia di base il pattern geometrico si riconfigura automaticamente sulla nuova forma generata.
Dalle prime analisi è emerso come i pannelli collocati nella parte bassa della facciata sud dell’edificio non contribuissero in alcun modo all’aumento del comfort. Questo accadeva per due motivi: la radiazione solare incidente era inferiore rispetto a quella che colpiva la parte alta della superficie e in quella posizione non vi erano finestre responsabili di abbagliamento all’interno dell’edificio. Così si è optato per la rimozione dei pannelli nella parte bassa della “pelle”, anche in ottica di un risparmio
Figura 67 (pagina successiva):
Processo di generazione della schermatura
Figura 68 (pagina successiva, in alto): Esploso assonometrico in cui vengono evidenziati i diversi componenti che costituiscono la schermatura Figura 69 (pagina successiva, in basso): Variazione del rapporto tra i pannelli e la radiazione solare in funzione della loro inclinazione
di materiale per ridurre l’impatto ambientale dell’intervento.
Si è cercato di semplificare il più possibile il sistema che regola il movimento delle geometrie che caratterizzano la facciata, così da limitare i problemi legati alla complessità e futura manutenzione del manufatto. La scelta è ricaduta sulla rotazione del pannello romboidale attorno ad un asse, studiato in funzione del percorso del sole. Il movimento, attraverso cui rispondere alle sollecitazioni esterne, viene regolato dalla quantità di radiazione in quella porzione di superficie che ne determina l’apertura e la chiusura: quando è aperto permette alla luce di entrare, mentre quando è chiuso la ostacola.
Così la nuova “pelle” responsiva sarà caratterizzata da pannelli romboidali collocati all’interno dell’area descritta in precedenza;
tuttavia la forma necessaria per schermare le aperture ha una ha una conformazione molto complessa che ne impedirebbe la corretta progettazione e realizzazione. Infatti la forma curva che riveste l’edificio, partendo lungo via Filadelfia e arrivando al lucernario, potrebbe portare a una struttura eccessivamente imponente o a problemi strutturali causati dalla presenza di un unico appoggio a terra; ad esempio gli agenti atmosferici, come vento e neve, potrebbero danneggiarla. Per evitare questi problemi si è deciso di far appoggiare la superficie anche sul lato nord della Piscina Monumentale, in modo da poter scaricare il peso proprio su un altro supporto. Nonostante ciò la “panelizzazione” è stata utilizzata solamente nelle aree in cui era necessario, escludendo dunque la porzione di schermatura a nord oltre il lucernario e, come detto in precedenza, quella a sud nella parte bassa dell’edificio.
La struttura della superficie che “avvolge” la Piscina Monumentale è una reticolare spaziale, che si differenzia dalla comune carpenteria tubolare per via della sua conformazione tridimensionale. Questo tipo di intelaiatura metallica è costituita da due livelli di griglie disposti su piani paralleli tra loro, anche se inclinati o curvi, e connessi da elementi tubolari diagonali che ne collegano i nodi. La struttura reticolare spaziale
permette di rispondere in modo ottimale alle sollecitazioni esterne, che vengono ripartite e distribuite uniformemente a tutti gli elementi che compongono. Inoltre, rispetto alle strutture metalliche convenzionali, sono adatte a coprire luci di notevole ampiezza attraverso un minor peso, numero di supporti, costo e tempo di costruzione (grazie ad un elevato impiego di elementi prefabbricati).
I panelli possono ruotare grazie ad un sistema di sensori in grado di recepire gli stimoli esterni. In questo caso come parametro per il movimento viene utilizzata la radiazione luminosa, però è possibile adattare questo impianto ad altri fattori e rendere la superficie responsiva al variare della temperatura, dell’umidità, del suono o del movimento.
I panelli mobili sono in alluminio e hanno al loro interno una cella fotovoltaica in grado di convertire l’energia solare in energia elettrica.
Così, attraverso l’utilizzo di fonti rinnovabili, è possibile ridurre la quantità di elettricità impiegata per il fabbisogno dell’edificio. Il posizionamento del fotovoltaico sul lato del pannello esposto alla radiazione segue il funzionamento della schermatura stessa: nel periodo estivo la “pelle” è prevalentemente chiusa e dunque il massimo della radiazione colpirà la cella e, di conseguenza, aumenterà la produzione di energia elettrica. Il movimento dei diversi elementi che compongono la facciata è regolato da un perno collocato lungo l’asse di rotazione e collegato con delle staffe alla griglia metallica in acciaio. Un tirante posto agli altri due angoli consente al pannello di muoversi nella direzione stabilita senza subire deviazioni.
Figura 70 (pagina successiva):
Vista renderizzata in cui si evidenzia il rapporto tra la schermatura e la Piscina Monumentale
3.4 VANTAGGI E RISULTATI OTTENUTI
L’applicazione della schermatura per il controllo della radiazione solare incidente ha avuto una ricaduta importante sul comfort degli occupanti della Piscina Monumentale. La possibilità di regolare ciascun pannello indipendentemente consente di gestire nel modo più preciso possibile la quantità di luce da lasciar entrare in ambiente e quella da bloccare.
Contemporaneamente alla regolazione della radiazione solare permette ai fruitori di godere della vista verso l’esterno favorendo una piacevole percezione degli spazi. Inoltre l’aspetto esteriore dei pannelli che compongono la schermatura caratterizza l’edificio pur mantenendo inalterate alcune parti significative. L’aggiunta della “Responsive Wave“
rispecchia le caratteristiche intrinseche presenti all’interno del nome stesso: un’onda che investe la Piscina Monumentale e le conferisce maggiori capacità prestazionali, adattandosi alle variazioni climatiche esterne per garantire elevati requisiti di comfort.
Il movimento dei pannelli, dettato appunto dal cambiamento delle condizioni ambientali, dovrebbe teoricamente seguire l’andamento delle stagioni: in inverno, caratterizzato da basse temperature, la schermatura si apre durante il giorno, favorendo l’ingresso di apporti solari gratuiti, e si chiude nelle ore pomeridiane, quando la radiazione diminuisce, in moda da trattenere il calore accumulato. Invece in estate, dunque con temperature elevate, la superficie responsiva si chiude quando la luminosità è più alta, evitando fenomeni di discomfort causato dall’eccessiva radiazione, e si apre quando si abbassa, favorendo l’ingresso della luce e garantendo un raffrescamento notturno.
Nonostante la metodologia sopra descritta sia la più utilizzata talvolta
può risultare inefficace dal punto di vista prestazionale, perché non tiene in considerazione le variazioni precise del sole in una giornata o in una stagione, oltre alla quantità di radiazione luminosa in ambiente, che dipende dalla morfologia dell’edificio, dalla presenza di ostruzioni e dalla disposizione delle aperture.
Per sfruttare al meglio gli apporti gratuiti diventa necessario ricorre ad un involucro adattivo: in grado di adattarsi con precisione e continuità alle variazioni climatiche per garantire il benessere degli occupanti.
Per raggiungere questo risultato, caratterizzato da variazioni in tempo reale basate sui parametri ambientali, è necessario servirsi di un metodo di progettazione parametrico per l’ottimizzazione della schermatura.
Attraverso questa metodologia diventa possibile esaminare un’ampia gamma di alternative, basate sulle condizioni climatiche e sulla morfologia del sito, in un unico modello. L’approccio che lega algoritmi e strumenti di analisi energetica per l’ottimizzazione della forma sta diventando un metodo sempre più diffuso per l’analisi delle prestazioni variabili degli edifici in relazione ad una specifica configurazione progettuale. Così, attraverso la progettazione algoritmica, è possibile combinare differenti varianti di design per raggiungere la forma architettonica ottimale in funzione delle condizioni ambientali.
Per il raggiungimento di questo obiettivo è stato necessario ricorrere a software di progettazione parametrica, in cui la forma dipende dai parametri scelti dal progettista; infatti per la realizzazione della superficie responsiva è stato utilizzato il software Grasshopper. Questo ha permesso di avere un modello geometrico basato su variabili numeriche e la loro modifica comporta un cambiamento nella sua visualizzazione finale.
All’interno di questa interfaccia parametrica è stato possibile inserire direttamente gli strumenti in grado di svolgere le analisi ambientali, come Ladybug e Honeybee, e utilizzare i loro risultati come input.
Invece per la modellazione della Piscina Monumentale e del contesto è stato utilizzato Rhinoceros, dal momento che queste geometrie non